U型排水槽设计按照排水系统工程布局和工程标准，确定田间U型排水槽深度和间距，并分析计算各级U型排水槽道和建筑物的流量、水位、断面尺寸和工程量。
一般首先根据作物要求的地下水埋藏深度H和施工条件，初步确定排水农沟的深度，再确定相应的U型排水槽间距。由于排水地区的水文地质条件复杂，U型排水槽的深度和间距，需要通过试验资料和相近地区的成功经验分析选定。U型排水槽设计流量设计流量分排涝流量和排演流量两种。
计算设计流量时，首先确定这两种情况的设计排水模数(见排涝模数和排演流t)，然后分别乘以与U型排水槽断面相应的汇流面积，即为排涝设计流量和排渍设计流量。U型排水槽的水位和断面U型排水槽应具有足够的输水能力和适当的设计水位。
U型排水槽的设计水位分为排渍水位和排涝水位两种，排演水位是U型排水槽平时应维持的水位，主要满足控制地下水的要求。为了保证农沟水位不被奎高，斗、支、干沟的排渍水位要逐级降低，除了水流的纵向坡降外，各级沟道汇流处尚需有适当的水位落差，一般为0.1一0.2米。排涝水位也称水位，是U型排水槽通过排涝设计流量时的水位。排涝时各级沟道的水位均不应高于沟道两侧的田面高程，以低于田面0.2一0.3米为宜。在抽水排涝情况下，承泄水泵排水的U型排水槽段，或通过小块洼地的U型排水槽段，允许筑堤束水，使沟内水位高于两侧田面高程。U型排水槽的断面尺寸通过水力计算确定。先选择U型排水槽底的纵向坡降、横断面的边坡系数及沟床的糙率。U型排水槽边坡由于有地下水逸出，容易坍塌，因而常采用较缓的边坡。由于排涝历时短，沟坡容易长草，沟床糙率大，因而耐冲能力强，可以选用较陡的纵向坡降。